РЕГУЛИРУЕМАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ МНОГОЛОПАСТНОГО НЕСУЩЕГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА Российский патент 2010 года по МПК B64C9/00 B64C27/32 

Использование: для стабилизации несущего винта вертолета путем внесения корректирующих поправок в сигналы управления, передаваемые несущему винту беспилотного малоразмерного вертолета.

Сущность: Регулируемая механическая система стабилизации многолопастного несущего винта вертолета представляет собой узел, состоящий из гироскопа и качалок. Гироскоп закреплен на валу несущего винта при помощи универсального шарнира и вращается со скоростью вращения несущего винта. Гироскоп представляет собой кольцо с прикрепленными к нему стержнями, на которых зафиксированы грузы. Грузы можно располагать и фиксировать на различном расстоянии от оси вращения несущего винта, тем самым изменяя степень способности гироскопа противодействовать отклонению плоскости концов лопастей несущего винта от плоскости гироскопа. Кольцо гироскопа подает корректирующий сигнал при помощи тяг на качалки расположенные на поводках лопастей, которые смешивают его с сигналами от системы управления вертолетом. Эту систему можно применять для несущих винтов с любым количеством лопастей, когда степень устойчивости вращающегося винта меньше требуемой, а электронные системы слишком дороги, и существует необходимость в механической регулировки моментов инерции гироскопа.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Регулируемая механическая система стабилизации многолопастного несущего винта вертолета.

Изобретение относится к системам управления и представляет собой регулируемую механическую систему стабилизации, включенную в каналы управления циклическим шагом многолопастного вертолетного несущего винта.

Известная установка Патент Великобритании N 1027011, кл. В64С 27/54, 1966 (1) содержит несущий винт с шарнирно установленными в закрепленной на валу втулке лопастями, снабженными поводками для изменения угла атаки, автомат перекоса с наружным соединенным с валом и внутренним неподвижным кольцами, движок изменения общего шага, причем последний и неподвижное кольцо связаны с блоком управления, гироскопический стабилизатор с укрепленными на радиальных штангах лопатками, связанный шарнирными тягами с поводками лопастей. К ее недостаткам может быть отнесена возможность использования только для двухлопастных несущих винтов.

Известна система стабилизации вертолета, аналогичной конструкции патент RU 2061626 С1, кл. 6 В64С 27/605(2), которая по совокупности существенных признаков и технической сущности наиболее близка к данному изобретению и выбрана поэтому в качестве прототипа. По сравнению с системой (1) данная конструкция имеет серволопатки и дает возможность применять ее для многолопастных винтов. К ее недостаткам может быть отнесена большая масса и большой период затухания колебаний гироскопа после воздействия возмущений, а также большая громоздкость для вертолетов, имеющих достаточную мощность исполнительных механизмов системы управления летательного аппарата.

В настоящем изобретении конструкция отличается отсутствием серволопастей, имеет меньшую массу, высокую степень затухания колебаний гироскопа и более простую конструкцию подвеса кольца гироскопа. При достаточной мощности исполнительных механизмов системы управления летательного аппарата удалены серволопасти и установлено минимальное количество стержней для функционирования гироскопа, а также на концах стержней гироскопа закреплены профилированные грузы с фиксированным углом установки.

Таким образом, по сравнению с ближайшим аналогом данное изобретение обладает новизной, причем совокупность отличительных признаков не следует явным для специалиста образом из источников, соответствующих уровню современной техники. Что касатеся промышленной применимости, то она доказывается приведенным ниже описанием и применением настоящего изобретения в одном из проектов автора. Следовательно, данное изобретение соответствует всем трем условиям патентоспособности.

На фиг.1 приведена схема регулируемой механической системы стабилизации, являющейся предметом настоящего изобретения. Узел крепления лопастей к приводному валу (втулка несущего винта) изображен для демонстрации коммутирования регулируемой механической системы стабилизации и не является предметом настоящего изобретения. На фиг.2 показана схема сборки РМСС.

Позиции на фиг.1 и 2 означают: 1 - вилка крепления гироскопа, 2 - полуось, 3 - шайба, 4 - подшипник, 5 - крестовина, 6 - подшипник, 7 - распорная втулка, 8 - ось крестовины, 9 - кольцо гироскопа, 10 - шаровая опора, 11 - стержень гироскопа, 12 - зафиксированный профилированный груз гироскопа, 14 - тяга, 15 - качалка, 16 - поводок, 17 - вилка крепления лопасти, 18 - тяга к автомату перекоса.

Регулируемая механическая система стабилизации имеет вилку гироскопа 1 жестко связанную с валом привода несущего винта. К вилке 1 прикреплены полуоси 2, на которых, через подшипники 4 установлена крестовина универсального шарнира 5. Сквозь крестовину 5 перпендикулярно полуосям 2 через подшипники 6 установлена ось крестовины 8. На кольцо гироскопа 9 устанавливаются шаровые опоры 10, причем количество и угол развала между ними определяется количеством лопастей несущего винта. На кольцо гироскопа 9 устанавливаются стержни гироскопа 11, а на них неподвижные профилированные грузы гироскопа 12.

Регулируемая механическая система стабилизации работает следующим образом. Изменение положения несущего винта сталкивается со стремлением гироскопа вернуть несущий винт в исходное положение. Качалка 15 вследствие изменения положения несущего винта пытается воздействовать на кольцо гироскопа 6, но из-за его противодействия вынуждена повернуться и изменить угол установки поводка, а значит, и лопасти таким образом, чтобы вследствие изменившихся аэродинамических сил лопасть вернулась к исходному положению. Поэтому можно говорить, что гироскоп посредством подачи демпфирующего сигнала на качалки 15 поводков 16 сопротивляется изменению положения несущего винта. Демпфирующий сигнал снимается с гироскопа при помощи тяг 14, прикрепленных посредством шаровых опор 10 к кольцу гироскопа 9 в плоскости, проходящей через его точку качания, и предается на качалки 15, расположенные на поводках лопастей 16 несущего винта.

Использование опоры кольца гироскопа на ось крестовины, а не на корпус крестовины позволяет сделать узел гироскопа компактным, что снижет массу агрегата. Установка на концах стержней гироскопа грузов лопаток с фиксированным шагом позволяет получить достаточно быстрое затухание колебаний гироскопа после воздействия возмущений.

Изобретение относится к системам управления аэродинамическими поверхностями и может быть включена в контур управления циклическим шагом многолопастного несущего винта, преимущественно беспилотного малоразмерного вертолета. Система стабилизации состоит из гироскопа, установленного на валу несущего винта с помощью вилки крепления (1) и крестовины. Гироскоп включает в себя кольцо (9) с карданом, три стержня (11) и три груза (12). Кольцо (9) соединено с качалками (15) поводков (16) лопастей несущего винта. Лопасти устанавливаются с помощью вилок крепления (17). Грузы (12) аэродинамически профилированы и размещены на концах стержней (11) с фиксированным углом установки. Гироскоп, связанный с валом несущего винта при помощи универсального шарнира, прецессирует со скоростью вращения этого винта. Грузы (12) можно располагать и фиксировать на различном расстоянии от оси вращения несущего винта, тем самым изменяя степень способности гироскопа противодействовать отклонению плоскости концов лопастей винта от плоскости гироскопа. Технический результат изобретения состоит в уменьшении массы системы, повышении степени затухания колебаний гироскопа, а также - в упрощении конструкции подвеса кольца гироскопа. 2 ил.

Регулируемая механическая система стабилизации, состоящая из гироскопа, включающего в себя кольцо, кардан, три стержня и три груза, причем кольцо гироскопа соединено с качалками поводков лопастей несущего винта, а на концах стержней гироскопа размещены профилированные грузы с фиксированным углом установки.